一种基于“互联网+”的智能衣柜设计

2021-06-17李俊娇李孜琪仇君豪

电子制作 2021年1期

李俊娇，李孜琪，仇君豪

（南京机电职业技术学院，江苏南京，211135）

0 引言

随着人们生活水平的提高以及物联网技术的发展，人们对生活质量的要求越来越高，年复一年的购买衣物，加上整理不及时，使得衣服堆积如山的摆放在衣柜中，查找、搭配都十分不便，传统的衣柜已经不能满足人们的生活需求，因此本文提出一种基于互联网的智能衣柜，提出利用互联网实时推送天气预报以及着装建议，并采用手机APP通过蓝牙与衣柜智能面板以及压力传感器相连接，实现物联网技术与衣物存取相结合，同时利用温湿度传感器检测衣柜环境、排风除湿系统联动，防止衣物出现发霉现象，进而实现生活智能化。

1 智能衣柜设计

■1.1 智能衣柜整体构架设

智能衣柜的设计除了满足衣物的存放外，还需要具备安全、美观、方便的特点，因此，在实际设计中，本文的智能衣柜初衷是为了解决存取衣物混乱的问题，此外，添加了能够实现显示衣物存放位置、温湿度、通风除湿等功能。衣柜整体外观如图1所示。

图1 智能衣柜外观

■1.2 智能衣柜控制设计

该系统主要由智能控制模块、位置检测模块、温湿度检测模块、通风除湿模块、蓝牙模块、位置提示模块和手机APP几部分构成。衣柜整体划分为短衣、长衣、小物品等多个区域，每个区域配有温湿度传感器、除湿模块、位置检测模块等。手机APP可以实现实时的温度显示以及着装提示，通过智能衣柜与手机APP连接后，可以实现对衣物自动指定区域分类放置、检测衣物有无放置到指定区域、取出时通过点击手机APP上对应衣物，自动指示衣物挂放位置、同时可以实现衣柜的温湿度检测以及衣柜除湿保护等功能。

■1.3 衣柜智能化设计

衣柜内部含有两个短款衣物空间、一个长款衣物空间以及一个电路空间。每个衣物存放空间内有温湿度传感器、通风除湿电路，位置检测电路、提示模块等。衣柜内部如图2所示。衣柜与电路空间连接处上方放置温度传感器，中间放置湿度传感器，起到检测衣柜内部温湿度的作用。智能衣柜储藏空间下方设有陶瓷PTC加热器，背面设有排风机，起到排风除湿的作用。衣柜储物空间上方把传统的挂杆改为挂环，通过在挂环内侧设置压力传感器，起到对衣物存放的位置检测。同时在挂环上方设置LED灯，起到挂放位置提示的作用。衣柜挂环如图2所示。

图2 内部结构

2 系统硬件设计

■2.1 主控模块

主控模块采用的是STM32F103RCT6芯片，它是是基于ARM微处理器32位内核处理器，具有2.0～3.6V的电源供电，上电/断电复位、可编程电压检测器。同时，芯片连接压力传感器、温湿度传感器、蓝牙、陶瓷PTC以及排风扇等器件，实现内部可设置温湿度检测数据的上限值，通过温湿度传感器实施检测衣柜内数据，当检测数据超过上限时，启动排风加热装置进行除湿和排风，当数据为安全范围，停止排风加热以及通过压力传感器检测衣物挂放，LED灯提示衣物存取位置等功能。具体系统硬件设置如图3所示。

图3 智能衣柜整体构架

■2.2 位置检测

为了准确的显示衣物入库的位置或者取衣物时提示衣物所在的位置，在每个衣物存放区域衣架挂放的位置，统一用挂环代替挂杆，每个挂环上方分别用一个绿色LED灯和一个红色LED灯表示入库指示和出库指示，挂环与衣架接触的地方，加入压力传感器，通过压力传感器检测是否衣物放置到指定位置或者是否从指定位置取出。

图4 衣柜位置检测

■2.3 温湿度检测模块

为了较好的检测衣柜内的温湿度，经测量选择将温度传感器放置在衣柜侧上方位置，使其能够更准确地测量衣柜内部的温湿度数值。

在GB/T18883—2002《室内空气质量标准》中设标准：夏季温湿度为23～27℃，45%～80%；冬季温湿度为15～25℃，35%～65%，而一件湿衣物的湿度最大可以达到99%。温湿度复合传感器AM2302的测量精度高，输出信号为已校准的数字信号，其温湿度检测范围分别为-40～80℃，0%～99.9%，可以满足系统要求[1]。

■2.4 通风除湿模块

在南方阴雨天气，由于在一定温度及压力条件下，单位体积待测气体中含水蒸气的质量较高，从而使得空气中湿度较大，衣柜中的衣物潮湿易发霉，因此本设计要在衣柜中加装排风除湿模块。陶瓷PTC由于高效发热、动态升温、表面绝缘、使用寿命长、可持续工作等特点广泛的被运用于工业和日常生活。智能衣柜采用带风扇的陶瓷半导体PTC发热元件放置在衣柜后方中部，表面绝缘、高效、均匀、防凝露，同时衣柜底部采用格栅排气扇。同时，内部有限温器和过热保护装置，可以准确判断意外情况或设备故障，做出保护措施。

■2.5 电源电路

衣柜的电源电路主要给STM32、传感器、排气扇、陶瓷PTC供电，因此，电源部分分为两部分：（1）220V交流电压通过降压、整流、滤波，稳压电路转化为12V直流电压对衣柜控制端的通风除湿模块电路供电。（2）再将稳压转化成3.3V的直流电压对衣柜的STM32控制模块以及传感器，蓝牙模块等供电。

■2.6 蓝牙电路

信号传输的蓝牙电路选择JDY-08透传模块，它是基于蓝牙4.0协议标准，工作的频段为2.4GHz，有效通信距离15～30米，可以通过APP透传（包括Android、IOS数据透传）,可以进行例如温度、湿度等众多传感器数据采集应用，以及支持用手机控制继电器或LED亮灭，工作电压为3.3～6V之间。

3 系统软件设计

■3.1 手机APP设计

系统上电后，手机APP会自动进行蓝牙连接（第一次使用需要配对），蓝牙连接完成会通过手机APP联网（wifi或4G网络）显示天气情况以及着装推荐，同时接收并显示衣柜内的温湿度以及衣柜衣物挂放情况，如图5所示。

图5 手机APP连接流程

■3.2 系统主流程设计

衣柜使用后，手机app通过蓝牙与衣柜相连接并进行数据的读取，手机APP上显示实时的衣柜内温湿度，同时通过在STM32芯片上设置的温湿度进行数值比较，当超过阈值时，首先打开加热器，工作一定时间后排风扇打开，当温湿度检测的值在阈值范围内，关闭加热器后再关闭排风扇，具体流程如图6所示。

图6 衣柜温湿度检测及控制流程

入库时，使用者对衣物进行拍照，通过手机APP点击衣物分类，在对应的分类下点击增加按钮、拍摄照片、上传照片，点击入库后，衣物分类对应的衣柜提示灯闪烁，使用者打开柜门后，衣柜内对应分配的存放挂环上方绿色提示灯闪烁，挂好衣服后，通过压力传感器检测确定入库完成，如图7所示。

出库时，使用者可以根据推荐或自己喜好通过手机APP进入衣柜界面，在衣柜界面中根据衣物分类，选择是上衣、裤子、还是连衣裙等，选择后进入二级界面，在二级界面中可以看到入库的衣物照片，使用者选择后点击衣物出库，在衣柜中对应的柜门指示灯闪烁提示存放的衣柜，打开衣柜后衣物放置的挂环上方红色指示灯提示衣物挂放位置，使用者取下衣服后，出库完成，具体如图8所示。